SuperKEKB SuperKEKB SuperKEKB― 未踏のルミノシティを開拓する加速器 ―SuperKEKB 加速器は、電子と陽電子を衝突させて生成される B 中間子等を含む反応を研究することにより、今まで観測されていなかった物理現象を発見することを目的としています。このような新物理現象は、衝突エネルギーが高いほど発見しやすいものですが、必ずしも全てそうではなくSuperKEKB 加速器でなければ見えないものもあります。SuperKEKB 加速器は、極めて多くの B 中間子・反 B 中間子対を生成する B ファクトリー（B 工場）

KEKB 加速器よりも数十倍の最大ルミノシティを達成することでであり、しかもこれまでの生成効率を大きく凌駕するので、スーパー B ファクトリーと呼ばれます。

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50ab の積分ルミノシティを供給することを目標としています。

SuperKEKB 加速器は、電子用と陽電子用の二つのリング型加速器と、リングに電子・陽電子を供給する直線型加速器（入射器）から成り立っています。地下 11m に掘られた一周約 3 km のトンネルの中には、二つのリングが並んで置かれ、それぞれのリングの中を電子ビーム（エネルギーが 70 億電子ボルト）と陽電子ビーム（40億電子ボルト）が光速に近いスピードで逆方向に周回します。二つのビームは、リングの一点でのみ衝突するよ反Ｂ中間子－( B0) →J/ψ+K0
B →e＋+Dー+...

うに設計されており、衝突点に設置される Belle II 測定器が衝突によって起こる素粒子反応を捉えます。 衝突型加速器の性能は、ルミノシティと呼ばれる量で表されます。素粒子反応の起こる頻度（例えば、電子と陽電子をＢ中間子(B0) →J/ψ+K0ー０
B →eー+D＋+...

衝突させることによって生成される B 中間子・反 B 中間子対の数）は、このルミノシティに比例するので、稀にしか起きない現象を研究するには非常に高いルミノシティが要求されます。 SuperKEKB 加速器の前身である KEKB加速器は、世界最高のルミノシティを達成し、小林・益川理論の検証に貢献しました。KEKB 加速器は、2001 年以降ルミノシティの世界記録を更新し続けて、最終的には設計値の 2 倍（KEKB の設計を開始した 1989 年当時の衝突型加速器の最高記録の 200 倍）を越えるルミノシティを達成しました。KEKB 加速器は、2010 年 6 月末にビーム運転を終了し、さらに高いルミノシティを目指すために SuperKEKB 加速器に改造されました。

「SuperKEKB・Belle II で新しい物理を探索」
2001 年、KEKB 加速器を用いた Belle 実験により、B 中間子のこわれ方に CP 対称性の破れ（粒子と反粒子の性質の違い）があることが発見されました。これは、B 中間子が特定の粒子（たとえば J / ψ中間子

SuperKEKB 加速器は素粒子の謎をMore SuperKEKB }解明するために開発された、

http://www-superkekb.kek.jp

1周３ｋｍの電子陽電子衝突型加速器です。と中性 K 中間子）にこわれる場合に、B 中間子と反 B 中間子の崩壊時間に差があるというもので、これにより小林・益川理論による CP 対称性の破れの説明が正しいことが明らかになり、2008 年の小林・益川

この衝突によってＢ中間子と両氏のノーベル物理学賞受賞へとつながりました。

反Ｂ中間子を大量に生成するため、一方で、小林・益川理論で説明される CP 対称性の破れは小さすぎ、宇宙から反物質がなくなったＢファクトリー（Ｂ工場）と呼ばれます。

謎を説明することができません。小林・益川理論とは別の CP 対称性の破れの機構が存在し、素粒子の標準理論をこえた新しい物理が存在すると考えられます。後継の SuperKEKB 加速器・Belle II 実験では、Belle 以上の膨大な数の B 中間子を作り出して B 中間子の崩壊中に現れる未知の重い粒子の効果を調べたり、軽い暗黒物質が生成される反応を探索したりして、新しい物理の探索を開始しています。（右の図は、暗黒物質に関連する粒子が Belle II 内で生成される反応のシミュレーション）

高エネルギー加速器研究機構／SuperKEKB 加速器
2023.9高エネルギー加速器研究機構／SuperKEKB 加速器

ルミノシティを KEKB 加速器の数十倍にあげるために、ビームサイズを極小（幅約 10 ミクロン、高さ 50 〜 60ナノメートル）に絞り、ビーム電流を 3.6 Ａ（陽電子）と 2.6 Ａ（電子）に増やします。現在は物理実験を行いながら日々高いルミノシティを目指して運転を行っています。

1 中央制御室
Central Control RoomSuperKEKB

4 ビーム輸送路
Beam Transport Line

7 常伝導高周波加速空洞
Normal Conducting Cavities(ARES Cavities)

メインリング（MR）（電子リング＋陽電子リング）
Main Rings (MR) (HER＋LER)

日光実験棟
NIKKO
SuperKEKB加速器を集中制御。
制御点数、数十万チャンネル！

2 超伝導高周波加速空洞
Superconducting Cavities

3911 回転六極電磁石

Sextupole Magnets with Variable Tilting Angles

9衝突点
Interaction Point (IP)ビーム最終集束用
超伝導電磁石システム
Final focus system

8325 線形加速器（電子陽電子入射器）

ビーム軸の周りに±30°回転する機構をもつ六極電磁石

12 ビーム位置モニタ

134 ビーム輸送路

Linear Accelerator (electron-positron LINAC)

Bunch by Bunch Feedback

筑波実験棟
TSUKUBA

3

LINACからSuperKEKBリングまで、電子・陽電子をロスなしに輸送

14 バンチ毎フィードバック

Beam Position Monitors

Beam Transport Line

ビームの不安定性を抑制

15 ビームパイプ
Beam pipes

61
ARES = Accelerator Resonantly coupled with
Energy Storage KEK独自のアイデア！ 巨大な蓄積
エネルギーで大電流を安定に加速

連続的に電子・陽電子ビームを供給
ビーム電流2.6Aの蓄積を目指す！
世界をリードする日本の超伝導加速技術

3冷凍機システム

8 BelleⅡ測定器

713

複数の超伝導電磁石群で構成され、衝突点で最終形状にビームを絞り込む

大穂実験棟
OHO

7
富士実験棟
FUJI

147

10 電磁石群
Magnets

Belle II Detector

4 μm以下の精度でビームの位置を測定

6 クライストロン

陽電子源
positron source

Klystrons

電子リング（e–）

Cryogenic Cooling System

13 Ｘ線モニタ
X-Ray Monitor

HER

高品質ビームを長時間保つため、ビームの通り道である金属製-8
ビームパイプの内部を超高真空（~10 Pa）まで排気する

16 ダンピングリング（DR）
Damping Ring (DR)

陽電子リング（e+）
LER

ビーム輸送路Beam Transport Line

常伝導高周波加速空洞

16 ダンピングリング (DR)

超伝導高周波加速空洞
クライストロン

10 ～ 12 、15 は全周にわたり設置されている

Damping Ring (DR)RF 電子銃（電子源）
RF Electron Gun (electron source)

5 線形加速器 (LINAC)

Linear Accelerator (LINAC)ヘリウムガスを液化して超伝導加速空洞を4Kに冷却。
希少資源であるヘリウムガスの消費が少ないヘリウム液化冷凍システム！

世界最高出力の高周波源で日光、富士、大穂、DRに設置

SuperKEKBで作られたB中間子の崩壊の様子を調べ、素粒子物理学の実験的研究を行う

約1000台の四極電磁石（凸、凹レンズ）
約220台の偏向電磁石（プリズム）
約200台の六極電磁石（色収差補正）
約1100台のビーム軌道補正電磁石

ビームサイズを測る

陽電子ビームのビームサイズを縮めて、SuperKEKBへの入射効率を上げる